河北专版2020中考物理复习第四单元力学课时训练15杠杆杠杆平衡条件及其应用试题

河北专版2020中考物理复习第四单元力学课时训练15杠杆杠杆平衡条件及其应用试题

课时训练(十五)　杠杆　杠杆平衡条件及其应用 ‎(限时:40分钟)‎ ‎|基础巩固|‎ 一、选择题 ‎1.[2018·邵阳]如图K15-1所示的杠杆,动力F的力臂是 (　　)‎ 图K15-1‎ A.OD B.OF C.OA D.OC ‎2.杠杆质地均匀,每个钩码重0.5 N,如图K15-2所示操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是(杠杆上有等间隔的刻度) (　　)‎ 图K15-2‎ ‎3.[2018·福建B卷]《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。图K15-3中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是 (　　)‎ 图K15-3‎ A.“权”小于“重”时,A端一定上扬 B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本”‎ C.增大“重”时,应把“权”向A端移 D.增大“重”时,应换用更小的“权”‎ ‎4.[2019·廊坊大城县质检]如图K15-4所示,利用起重机将一较重的物体吊起。以下说法正确的是(　　)‎ 9‎ 图K15-4‎ A.吊臂实质是省力杠杆 ‎ B.吊臂抬得越高,阻力臂越大 C.伸长吊臂可能造成起重机倾翻 ‎ D.放长吊绳会使吊臂受到的支持力变大 ‎5.[2019·南充]如图K15-5所示,用一个始终水平向右的力F,把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中,力F将 (　　)‎ 图K15-5‎ A.变大 B.不变 C.变小 D.不能确定 ‎6.如图K15-6所示,O为拉杆式旅行箱的轮轴,OA为拉杆,现在拉杆端点A处施加力F,使箱体从图示位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置。若力F的大小保持不变,则力F的方向应 (　　)‎ 图K15-6‎ A.垂直于OA B.竖直向上 C.沿OA向上 D.水平向左 ‎7.[2019·湘西州]一根原木放在水平地面上,粗略估计它的质量时,我们视其粗细相同,质量分布均匀,现抬起一端使它稍离地面需要500 N的力,则原木的质量约为(g取10 N/kg) (　　)‎ A.50 kg B.100 kg C.250 kg D.500 kg ‎8.在杭州动物园内,一位物理老师仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量,如图K15-7甲所示,测量时利用了一根槽钢作为杠杆(不计槽钢和铁笼的质量)。当槽钢水平静止时,弹簧测力计的示数为200 N,测得吊车吊钩的悬点O距弹簧测力计一端的距离为9 m,距系铁笼处的距离为6 cm。当他拉着弹簧测力计,使装有大象的铁笼向上运动了0.2 m时,下列有关此次活动的说法正确的是(g取10 N/kg) (　　)‎ 9‎ 图K15-7‎ A.该大象的质量为3×104 kg B.对大象做的功为6×103 J C.拉起大象的过程中拉力F1不做功 D.弹簧测力计示数不变,他若想称量更重的大象,可以将弹簧测力计的悬挂点向O点靠近 ‎9.[2019·达州]如图K15-8所示,轻质杠杆AB可绕O点转动,当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止,A、B两端的细线均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1 dm3、重为80 N的实心物体,D是棱长为20 cm、质量为20 kg的正方体,OA∶OB=2∶1,圆柱形容器的底面积为400 cm2。则下列结果不正确的是(g取10 N/kg) (　　)‎ 图K15-8‎ A.物体C的密度为8×103 kg/m3‎ B.杠杆A端受到细线的拉力为70 N C.物体D对地面的压强为1.5×103 Pa D.物体C浸没在水中前后,水对容器底的压强增大了2×103 Pa 二、填空及简答题 ‎10.[2019·石家庄十八县联考一模]在做“探究杠杆平衡条件”实验时,实验前发现杠杆左端低,右端高,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节;实验时,在A点悬挂两个总重为1 N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉,如图K15-9所示,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力应为　　　　N,此时杠杆属于　　　　杠杆。 ‎ 图K15-9‎ 9‎ ‎11.[2019·安徽]如图K15-10所示,一轻杆AB悬于O点,其左端挂一重物,右端施加一个与水平方向成30°角的力F,此时轻杆AB水平平衡。若重物质量m=3 kg,BO=3AO,g取10 N/kg,则力F的大小为　　　　N。 ‎ 图K15-10‎ ‎12.[2019·唐山古冶一模]搬运砖头的独轮车,车厢和砖头所受的总重力G=1400 N。独轮车有关尺寸如图K15-11所示。该独轮车是一个　　　　杠杆,动力F=　　　　N,为了更省力,工人师傅可以采取的措施是　 。 ‎ ‎(写出一条即可)‎ 图K15-11‎ ‎13.[2019·安顺]如图K15-12所示,用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机,已知AB长40 cm,BC长50 cm。室外机的质量为30 kg,室外机的重力作用线正好通过AB中点,则A处螺钉受到的水平拉力F为　　　　N(支架重力不计)。为了安全,从力学的角度分析,室外机的位置应尽量　　　　(选填“靠近”或“远离”)墙壁。(g取10 N/kg) ‎ 图K15-12‎ 三、实验探究题 ‎14.[2019·保定二模]小明在“探究杠杆平衡条件”实验中,准备的器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。‎ ‎(1)组装好器材后,杠杆静止时如图K15-13甲所示,小明下一步应该将平衡螺母向　　　　　调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是　　　　　　　　　　　　。 ‎ 9‎ 图K15-13‎ ‎(2)下表是小明测得的几组数据,第2次实验中空白处的数据应是　　　　,分析表中数据可知,杠杆的平衡条件是　　　　　　　　　　　　。 ‎ 实验 次数 动力 F1/N 动力臂 l1/m 阻力 F2/N 阻力臂 l2/m ‎1‎ ‎1.0‎ ‎0.24‎ ‎2.0‎ ‎0.12‎ ‎2‎ ‎1.5‎ ‎0.1‎ ‎0.5‎ ‎3‎ ‎2.0‎ ‎0.1‎ ‎0.5‎ ‎0.4‎ ‎(3)实验中多次改变力和力臂的大小是为了　　　。(填字母序号) ‎ A.多次测量求平均值减小误差 B.减小摩擦力 ‎ C.多次实验得出普遍性结论 ‎(4)小明在实验完成后提出了新的问题“若支点不在杠杆的中点时,平衡条件是否还能成立?”于是他组装了如图乙所示的一套装置进行实验,测出的数据与杠杆的平衡条件不相符,你觉得原因可能是　 。 ‎ 四、计算应用题 ‎15.[2018·唐山丰南区三模]重力不计的杠杆可绕O点无摩擦转动,在A端用轻质细绳悬挂一底面积为0.5 m2、高为10 cm、质量为200 kg的圆柱体重物M,同时在B点施加一个始终垂直于杠杆的拉力FB,如图K15-14所示,OA=3 m,OB=2 m。(g取10 N/kg)‎ ‎(1)当绳子上的拉力FA为零时,求M对水平地面的压强。‎ ‎(2)当将杠杆拉至与墙面夹角为30°时,M对水平地面的压力刚好为零,求此时拉力FB的大小。‎ ‎(3)M离开地面再向上拉,拉力是如何变化的?何时拉力FB最大,最大值是多少?‎ 图K15-14‎ 9‎ ‎|能力培优|‎ ‎16.(多选)[2019·唐山丰润区一模]如图K15-15所示,轻质杠杆上各刻度间距离相等,O为杠杆中点。甲、乙是由同种金属材料制成的实心物体,甲为正方体,乙重15 N,将甲、乙用能承受最大拉力为20 N的细线分别挂于杠杆上M、Q处时,两细线被拉直且都沿竖直方向,M、Q两点正好分别在甲、乙重心正上方,杠杆在水平位置平衡,这时甲对地面的压强为4000 Pa;当把乙挂于R处时,甲对地面的压强为3750 Pa。下列说法中正确的是 (　　)‎ 图K15-15‎ A.金属块甲的重力为45 N B.金属块乙的体积为200 cm3‎ C.将甲向右移动并挂于N点正下方,乙仍挂于R点,放手后杠杆仍能平衡 D.将甲向右移动并挂于P点正下方,乙移挂至S点,放手后甲被拉离地面 ‎17.(多选)[2018·达州改编]如图K15-16所示,光滑带槽的长木条AB(质量不计)可以绕支点O转动,木条的A端用竖直细线连接在地板上,OA=0.6 m,OB=0.4 m。在木条的B端通过细线悬挂一个长方体木块C,C的密度为0.8×103 kg/m3,B端正下方放一盛满水的溢水杯。现将木块C缓慢浸入溢水杯中,当木块浸入水中一半时,从溢水口处溢出0.5 N的水,杠杆处于水平平衡状态。然后让质量为300 g的小球从B点沿槽向A端匀速运动,经过4 s后系在A端的细线的拉力恰好等于0,下列结果正确的是(忽略细线的重力,g取10 N/kg)(　　)‎ 图K15-16‎ A.木块C一半浸入水中时,受到的浮力为0.5 N B.木块C一半浸入水中时,受到细线的拉力为0.3 N C.小球刚放在B端时A端受到细线的拉力为2.2 N D.小球的运动速度为0.2 m/s ‎18.[2019·绥化]如图K15-17所示,轻质杠杆OB可绕固定轴O自由转动(AB=2AO)。将棱长为10 cm的正方体合金块,用轻绳挂在A点处,在B点施加竖直向上的力F1=30 N时,杠杆在水平位置平衡,此时合金块对水平地面的压强恰好为0,则合金块的质量是　　　　kg。若撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为 9‎ ‎1.2×103 Pa,则力F2的大小是　　　　N。(g取10 N/kg) ‎ 图K15-17‎ 9‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.D　2.D　3.C　4.C ‎5.A　6.B　7.B ‎8.B　[解析] 不计槽钢和铁笼的质量,根据杠杆平衡条件有F1l1=F2l2,所以,大象的重力G=F2=F‎1‎l‎1‎l‎2‎=‎200N×9m‎0.06m=3×104 N,则大象的质量m=Gg=‎3×1‎0‎‎4‎ N‎10N/kg=3×103 kg,故A错误。对大象做的功W=Gh=3×104 N×0.2 m=6×103 J,故B正确。拉起大象的过程中拉力F1做功,故C错误。根据杠杆平衡条件可知,动力和阻力臂一定时,要想称量更重的大象,需要使动力臂更长,因此应将弹簧测力计的悬挂点远离O点,故D错误。‎ ‎9.D　[解析]物体C的质量mC=GCg=‎80N‎10N/kg=8 kg,C的体积VC=1 dm3=10-3 m3,C的密度ρC=mCVC=‎8kg‎1‎0‎‎-3‎ ‎m‎3‎=8×103 kg/m3,A正确,不符合题意。C浸没在水中受到的浮力F浮=ρ水V排g=ρ水VCg=1.0×103 kg/m3×10-3 m3×10 N/kg=10 N,A端受到细线的拉力FA=FA'=GC-F浮=80 N-10 N=70 N,B正确,不符合题意。由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得,FAlOA=FBlOB,则B端受到的拉力FB=FA×lOAlOB=70 N×‎2‎‎1‎=140 N,D所受的重力GD=mDg=20 kg×10 N/kg=200 N,由物体间力的作用的相互性可知,D受到细线的拉力FB'=FB=140 N,D对地面的压力F=GD-FB'=200 N-140 N=60 N,D对地面的压强p=FS=FLD‎2‎=‎60N‎(0.2 m‎)‎‎2‎=1.5×103 Pa,C正确,不符合题意。C浸没在水中,排开水的重力G排=F浮=10 N,C浸没在水中后相当于在容器中增加10 N的水,水对容器底增加的压强Δp=G排S容=‎10N‎400×1‎0‎‎-4‎ ‎m‎2‎=250 Pa,D错误,符合题意。‎ ‎10.右　0.8　省力　‎ ‎11.20‎ ‎12.省力　420 　手向后移动　‎ ‎13.200　靠近 ‎14.(1)右　便于测量力臂 ‎(2)0.3　F1l1=F2l2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂)‎ ‎(3)C　(4)杠杆自身的重力影响了测量结果 ‎15.解:(1)当绳子上的拉力FA为零时,M对地面的压力F压=GM=mMg=200 kg×10 N/kg=2000 N,‎ M对水平地面的压强p=F压SM=‎2000N‎0.5‎m‎2‎=4000 Pa。‎ ‎(2)当将杠杆拉至与墙面夹角为30°时,如图所示,此时FA的力臂为OC=OA·sin 30°=3 m×‎1‎‎2‎=1.5 m。‎ 由题可知,此时M对水平地面的压力刚好为零,则A端此时受到的拉力FA=GM=2000 N,由杠杆平衡条件可得FB·OB=FA·OC,此时拉力FB=FA‎·OCOB=‎2000N×1.5m‎2m=1500 N。‎ 9‎ ‎(3)当杠杆转到如图甲所示的虚线位置时,分析可知,拉力FB的力臂OB未发生变化,A点的作用力FA大小等于重物的重力也没有发生变化,但力FA的力臂变长了,由杠杆平衡原理FB·OB=FA·OA可知,拉力FB会变大。‎ 当杠杆由图甲位置继续向上转动,转到如图乙所示位置时,由图可知,拉力FB的力臂OB未发生变化,A点的作用力FA大小等于重物的重力也没有发生变化,但力FA的力臂由OA变为OD,变短了,由杠杆平衡原理FB·OB=FA·OD,可知拉力FB会变小。‎ 综上所述,在OA向上转动的过程中,拉力FB会先变大,后变小。‎ 当OA转至图甲所示位置即杠杆OA处于水平位置时,FA的力臂最大,由杠杆原理可知此时FB最大,最大值为 FB大=FA‎·OAOB=GM‎·OAOB=‎2000N×3m‎2m=3000 N。‎ ‎16.AC　17.ABC　18.9　52‎ 9‎